แนะนำ
วัสดุโลหะได้ถูกนำมาใช้ในชีวิตของผู้คนมานานแล้ว วัสดุที่ใช้งานได้จริงทางชีวการแพทย์สมัยใหม่เริ่มขึ้นในช่วงทศวรรษที่ 1930 ในขั้นต้น เหล็กกล้าไร้สนิมได้รับการพัฒนาสำหรับรากฟันเทียมและการใช้งานทางการแพทย์ วัสดุที่สองเป็นโลหะผสมที่มีโคบอลต์เป็นส่วนประกอบ ราวปี 1960 ไททาเนียมและโลหะผสมของไททาเนียมตามมาในฐานะวัสดุชีวภาพโลหะรุ่นล่าสุด นับตั้งแต่ก่อตั้ง ไททาเนียมเป็นที่รู้จักในฐานะโลหะมหัศจรรย์และได้รับความสนใจอย่างกว้างขวาง
อะไรทำให้ไททาเนียมมีความพิเศษ
ในฐานะที่เป็นโลหะทรานซิชัน ไททาเนียมมีลักษณะความหนาแน่นต่ำและมีความแข็งแรงสูง ทนต่อการกัดกร่อนในสภาวะต่างๆ สิ่งสำคัญที่สุดคือไททาเนียมมีความเฉื่อยและไม่ได้รับผลกระทบจากของเหลวในร่างกายและเนื้อเยื่อ สิ่งเหล่านี้เรียกว่าความเข้ากันได้ทางชีวภาพและความต้านทานการกัดกร่อน เป็นข้อกำหนดสำคัญสำหรับการใช้งานทางการแพทย์
ตารางที่ 1 อธิบายคุณสมบัติพื้นฐานของไททาเนียม สแตนเลส และโลหะผสมโคบอลต์ ไททาเนียมมีความหนาแน่นต่ำสุด 4.51 ก./ซม.-3 ขณะที่สเตนเลสสตีลมีความหนาแน่น 8 ก./ซม.-3 ด้วยความต้านทานแรงดึงที่เทียบเคียงได้ ไททาเนียมมีอัตราส่วนความแข็งแรงต่อความหนาแน่นที่สูงกว่า 76 kN m/kg สูงกว่าเหล็กกล้าไร้สนิม 20 เปอร์เซ็นต์ (ความแข็งแรง/ความหนาแน่น 63 kN·m/kg) ค่าโมดูลัสยืดหยุ่นของไททาเนียมมีค่าเพียงครึ่งหนึ่งของเหล็กกล้าไร้สนิมทั่วไปและโลหะผสมโคบอลต์ มันอยู่ใกล้กับโครงกระดูกมนุษย์ ไททาเนียมยังไม่ใช่ธาตุเหล็กและมีการขยายตัวทางความร้อนต่ำและค่าการนำไฟฟ้าต่ำ
ไททาเนียมและโลหะผสมมีคุณสมบัติที่มีประโยชน์มากที่สุดซึ่งทำให้พวกเขาประสบความสำเร็จอย่างสูงในด้านศัลยกรรมกระดูก การปลูกถ่าย และอุปกรณ์ผ่าตัด Standard Titanium Co. เป็นผู้ผลิตและจำหน่ายเครื่องรีดโลหะไทเทเนียมและทองแดง-นิกเกิล และผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป ครอบคลุมผลิตภัณฑ์ เกรด และขนาดต่างๆ ของโรงสีกลิ้งที่กว้างที่สุด
Standard Titanium Co. ตั้งอยู่ในศูนย์การผลิตไทเทเนียมของจีน นำราคาต่ำสุดและมาตรฐานวิศวกรรมโลหะสูงสุดออกสู่ตลาด เรามั่นใจว่าเราไม่สามารถเอาชนะราคาและคุณภาพได้ และเราได้เปิดตัวการรับประกันราคา ลูกค้าทั่วโลกเลือก Standard Titanium เป็นซัพพลายเออร์ที่เชื่อถือได้และเชื่อถือได้สำหรับโรงงานไทเทเนียมและทองแดง-นิกเกิล และผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป
ข้อเทียมและรากฟันเทียมทางการแพทย์
ประชากรโลกกำลังสูงวัย ตอนนี้เราใช้ชีวิตอย่างกระตือรือร้นและปรารถนาที่จะมีชีวิตที่ยืนยาวขึ้น ได้รับบาดเจ็บจากการออกกำลังกายที่ต้องใช้กำลังมาก การจราจรบนถนน และอุบัติเหตุอื่นๆ มากมาย เห็นได้ชัดว่าความต้องการข้อต่อเทียมเติบโตขึ้น ไททาเนียมและโลหะผสมมักใช้ในการผลิตอุปกรณ์ฝัง เช่น สะโพกเทียม เข่าเทียม แผ่นกระดูก สกรูยึดกระดูกหัก ลิ้นหัวใจเทียม เครื่องกระตุ้นหัวใจ และหัวใจเทียม ทั่วโลก ผู้ป่วยมากกว่า 100 ล้านคนได้รับการบำบัดทดแทนในแต่ละปี และมีการฝังไททาเนียมมากกว่า 1,000 ตันในผู้ป่วย
ในทางกลไก รากฟันเทียมโลหะเหล่านี้จะต้องมีรูปร่างและยังคงใช้งานได้ระหว่างการใช้งาน กิจกรรมประจำวันของเรารวมถึงการดัด การบิด การบีบ และการเกร็งของกล้ามเนื้อ ชิ้นส่วนที่มนุษย์สร้างขึ้นเหล่านี้ต้องไม่เสื่อมคุณภาพเมื่ออยู่ภายใต้ความล้า การสึกหรอ และแรงกระแทก ไทเทเนียมมีน้ำหนักเบากว่าเหล็กกล้าไร้สนิม 50 เปอร์เซ็นต์ และมีอัตราส่วนความแข็งแรง/ความหนาแน่นสูงกว่า 20 เปอร์เซ็นต์ มันเบากว่าและแข็งแกร่งกว่า เมื่อปลูกฝังในร่างกายมนุษย์จะช่วยลดภาระในร่างกาย ผู้ป่วยจะรู้สึกยืดหยุ่นและกระฉับกระเฉงขึ้น จะมีแรงกดระหว่างส่วนเทียมกับร่างกายมนุษย์ ความเครียดจากผิวสัมผัสที่เรียกว่าเกิดจากโมดูลัสยืดหยุ่นไม่ตรงกัน ดังที่เห็นได้จากตารางที่ 1 โมดูลัสยืดหยุ่นของไททาเนียมมีค่าต่ำสุดในบรรดาวัสดุทั้งสามชนิด ความเข้ากันได้ทางกลของรากฟันเทียมไทเทเนียมกับกระดูกมนุษย์นั้นดีกว่ามาก
ทางสรีรวิทยา ร่างกายปฏิเสธสิ่งแปลกปลอม เมื่อใช้เหล็กกล้าไร้สนิมและโลหะผสมร่วมเป็นวัสดุชีวภาพ มักพบเห็นการอักเสบ อาการแดง และอาการคันในทางคลินิกหลังการผ่าตัดฝังรากเทียม ไททาเนียมและไททาเนียมอัลลอยด์เป็นที่รู้จักกันดีว่าเป็นวัสดุโลหะเฉื่อยทางชีวภาพ พวกมันมีความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีเยี่ยมในสภาพแวดล้อมการแช่เลือดมนุษย์ มีความทนทานต่อเลือดและเนื้อเยื่อของมนุษย์มาก จึงมั่นใจได้ว่าเข้ากันได้ดี แทบไม่มีการปนเปื้อนและปฏิกิริยาการแพ้ ทำให้การฟื้นตัวของผู้ป่วยดีขึ้นอย่างมาก ซึ่งเป็นพื้นฐานสำหรับการนำไททาเนียมไปใช้อย่างแพร่หลาย
โดยทั่วไป ไททาเนียมบริสุทธิ์ในเชิงพาณิชย์ (Cp Ti) ถือเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุด เนื่องจากไททาเนียมบริสุทธิ์มีความเข้ากันได้ทางชีวภาพที่ดีที่สุด แต่ Ti-6Al-7Nb, Ti-13Nb-13Zr, Ti-12Mo-6Zr และ Ti-6 โลหะผสม Al-4V ELI ยังใช้กันอย่างแพร่หลายในการปลูกถ่ายทางการแพทย์ ตรวจสอบเว็บไซต์ของเราเพื่อสอบถามเกี่ยวกับข้อเสนอที่หลากหลายของเรา!
อุปกรณ์เกี่ยวกับศัลยกรรมกระดูก
งานหลักของศัลยกรรมกระดูกคือการปรับความผิดปกติของโครงกระดูก ร่างกายที่บิดเบี้ยวต้องการแรงภายนอกเพื่อช่วยให้กลับสู่ตำแหน่งปกติ อุปกรณ์เกี่ยวกับศัลยกรรมกระดูกควรให้การสนับสนุนอย่างดีและจดจำรูปร่างที่ถูกต้อง นอกจากความทนทานต่อการสึกหรอและการกัดกร่อนแล้ว คุณสมบัติเฉพาะตัวที่จำเป็นต้องมีในที่นี้คือ หน่วยความจำรูปทรง โลหะผสมหน่วยความจำรูปทรงไททาเนียม - นิกเกิลผสมผสานความแข็งแกร่งและคุณสมบัติของหน่วยความจำ ในปัจจุบัน แผ่นกระดูกทั่วไป เล็บในไขกระดูก การตรึงภายในขากรรไกรล่าง และการแก้ไขกระดูกสันหลังคด ล้วนทำมาจากโลหะผสมไททาเนียม-นิกเกิล
รากฟันเทียม
รากฟันเทียมมีความแตกต่างกันเล็กน้อย รากฟันเทียมมีสามประเภท: osseointegrated, mini-implants สำหรับการจัดฟันที่ทอดสมอ และโหนกแก้ม ไททาเนียมถูกนำมาใช้เป็นครอบฟัน หมุดมงกุฎ สะพานถาวร สะพานพอร์ซเลน สะพานเชื่อม แหวนยึดฟันปลอม ฐาน อุปกรณ์เชื่อมต่อ และอุปกรณ์เสริมแรง ชิ้นส่วนโลหะเกือบทั้งหมดของฟันปลอมเคลือบด้วยไททาเนียม
มาเริ่มกันที่ osseointegration ทั่วไปกัน ขั้นแรก แพทย์จะใส่ "ราก" หรือ "เมล็ด" ลงในกระดูกขากรรไกร หลังจากที่มันตกลงมา โครงสร้างส่วนบนของฟันจะรวมเข้ากับรากฟันเทียม จากนั้นฟันใหม่ก็จะงอกขึ้น นี่คือความแตกต่างระหว่างรากฟันเทียมทางการแพทย์และรากฟันเทียม การปลูกถ่ายทางการแพทย์เป็นการทดแทนเนื้อเยื่อแข็งที่ล้มเหลว หรือ "กาว" หรือ "สกรู" เพื่อเชื่อมเนื้อเยื่อแข็งที่หัก แต่รากฟันเทียมช่วยให้โครงสร้างใหม่เติบโต เสน่ห์แรงแค่ไหน!
ขั้นตอนที่ "ง่าย" นี้ต้องการความเข้ากันได้ทางชีวภาพและคุณสมบัติทางความร้อนที่ยอดเยี่ยม เมื่อคุณดื่มซุปและกินไอศกรีม ผู้คนจะรู้สึกร้อนและเย็น แต่ความรู้สึกเหล่านี้มาจากปากไม่ใช่จากฟัน สุขภาพฟันที่ดีจะไม่มีอาการระคายเคืองใดๆ
ไททาเนียมมีการขยายตัวทางความร้อนต่ำมาก เมื่อใช้รากฟันเทียมที่ทำจากไททาเนียมเป็น "ราก" จะไม่ขยายหรือหดตัวภายในปากของบุคคล ฟันที่สร้างขึ้นใหม่จะอยู่ในตำแหน่งที่ควรจะเป็น ค่าการนำความร้อนของไทเทเนียมต่ำมาก มีเพียง 1/5 ของเหล็กกล้าไร้สนิม อลูมิเนียม 1/3 และทองแดง 1/2 เมื่อใช้เป็นครอบฟัน จะไม่ส่งผ่านไปยังโครงสร้างฟันจริง ไททาเนียมปกป้องเนื้อกระดาษจากความร้อนและความเย็น
ในสาขาทันตกรรม ไททาเนียมหล่อแบบมีความแม่นยำมีลักษณะของความแม่นยำในมิติสูง ไม่มีฟองอากาศ และไม่มีฟันผุการหดตัว ปัจจุบันไททาเนียมบริสุทธิ์ในเชิงพาณิชย์ 4 ประเภท (Cp Ti) ใช้สำหรับรากฟันเทียมโดยเฉพาะ พวกมันคือ ASTM เกรด 1 ถึง 4 พวกมันทั้งหมดมีค่าการนำไฟฟ้าในระดับต่ำ ความต้านทานการกัดกร่อนสูง สภาวะทางอุณหพลศาสตร์ที่ pH ทางสรีรวิทยา แนวโน้มต่ำที่จะเกิดไอออนในสภาพแวดล้อมที่เป็นน้ำ และจุดไอโซอิเล็กทริกของออกไซด์ของ 5-6
จากระดับ 1 ถึง 4 ความบริสุทธิ์จะลดลงและความแข็งแกร่งเพิ่มขึ้น ไททาเนียมเกรด 2 เป็นดาวฤกษ์ที่ได้รับความนิยมสูงสุดในการใช้งานรากเทียม ความแข็งแรงของผลผลิตขั้นต่ำ 275 MPa เทียบได้กับเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติกอบอ่อน ไททาเนียมอัลลอยด์ยังสามารถใช้ได้เมื่อต้องการความแข็งแรงสูง โลหะผสมเช่น Ti-6Al-4V ยังใช้ในโอกาสต่างๆ
เครื่องมือผ่าตัด
ในการพัฒนาเครื่องมือผ่าตัด รุ่นแรกคือเหล็กกล้าคาร์บอน และประสิทธิภาพไม่เป็นไปตามข้อกำหนดของการใช้งานทางคลินิกหลังจากการชุบด้วยไฟฟ้าอีกต่อไป มักทำให้เกิดการติดเชื้อ รุ่นที่สองเป็นเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติก แต่ปริมาณโครเมียมเป็นพิษและมีผลกระทบบางอย่างต่อร่างกายมนุษย์
ในการผลิตเครื่องมือผ่าตัด คุณสมบัติทางกลและความเหนียวถือเป็นประเด็นแรกที่ต้องพิจารณา โลหะต้องมีความเหนียวบ้างเพื่อให้ได้รูปทรงที่ต้องการโดยไม่มีตำหนิ เครื่องมือผ่าตัดพื้นฐานบางอย่างมีความยาวและบาง เช่น มีดผ่าตัด คีม และกรรไกร เพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานมีความปลอดภัย เครื่องมือต้องมีความแข็งแรง ต้องแข็งแรงเพียงพอและไม่แตกหักระหว่างการผ่าตัด โมดูลัสขั้นต่ำที่จำเป็นสำหรับเครื่องมือผ่าตัดคือ 100 GPa โมดูลัสของไททาเนียมคือ 116 GPa
ในระหว่างขั้นตอนการผ่าตัด เครื่องมือจะถูกสัมผัสโดยตรงกับเนื้อเยื่อที่มีชีวิต ต้องมีความทนทานต่อการกัดกร่อน ความเข้ากันได้ทางชีวภาพ และคุณสมบัติทางแม่เหล็ก ไททาเนียมไม่เป็นพิษต่อเนื้อเยื่อของมนุษย์ ไม่ก่อให้เกิดการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันใดๆ ห้องปฏิบัติการบางครั้งอาจสัมผัสกับสนามแม่เหล็ก ตัวอย่างเช่น MRI สร้างสนามแม่เหล็กประมาณ 1.5 เทสลา สนามแม่เหล็กนี้สามารถส่งผลกระทบต่อเครื่องมือผ่าตัดได้หลายวิธี รวมถึง: การเคลื่อนไหวที่ไม่ต้องการที่เกิดจากปฏิกิริยาของสนามแม่เหล็ก (เช่น ผลกระทบของขีปนาวุธ) ความร้อนของอุปกรณ์เนื่องจากการสะสมพลังงานความถี่วิทยุ (RF) และภาพถ่ายที่เกี่ยวข้องกับการใช้เครื่องมือ ไททาเนียมไม่เป็นแม่เหล็กเพื่อความปลอดภัยในการทำงาน คุณสมบัติที่ไม่ใช่แม่เหล็กยังช่วยขจัดภัยคุกคามต่อความเสียหายต่ออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ฝังที่มีขนาดเล็กและละเอียดอ่อน
หลังการผ่าตัด กระบวนการฆ่าเชื้อจะดำเนินการภายใต้ไอพ่นไอน้ำร้อนที่มีอุณหภูมิสูง น้ำยาทำความสะอาดต่างๆ ใช้สำหรับทำความสะอาดแบคทีเรียและการติดเชื้อ หลังจากทำความสะอาดซ้ำแล้วซ้ำอีก ขนาดของเครื่องมือจะไม่เปลี่ยนแปลง และคุณภาพพื้นผิวจะไม่ได้รับผลกระทบ สวมใส่ควรจะน้อยที่สุด ศัลยแพทย์ต้องการเครื่องมือที่ใช้งานได้ทุกครั้ง ไททาเนียมและไททาเนียมอัลลอยด์มีความต้านทานการกัดกร่อนได้ดี ช่วงอุณหภูมิในการทำงาน 150 o C ถึง 500 o C
สุดท้ายแต่ไม่ท้ายสุด น้ำหนักเบาของไททาเนียมทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการทำศัลยกรรมขนาดเล็ก เครื่องมือผ่าตัดที่มีน้ำหนักเบาสามารถลดความเมื่อยล้าของศัลยแพทย์ได้ โดยเฉพาะในระหว่างขั้นตอนระยะยาว
ในด้านอุปกรณ์การแพทย์ ไททาเนียมทางการแพทย์และไททาเนียมอัลลอยด์เป็นวัสดุโลหะคุณภาพสูงและใช้กันอย่างแพร่หลาย เลเซอร์อิเล็กโทรด ดอกสว่าน และคีมมักจะทำจากไททาเนียม
